(57)【要約】【課題】組電池を構成する単位セルの両端電圧の測定精度向上を図ることができるスイッチング制御装置及び当該方法、並びに、上記スイッチング制御装置を組み込んだ電圧測定装置を提供する。【解決手段】コンデンサＣには、切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)のオンオフによって、組電池を構成する複数の単位セルＶ1〜Ｖnが順次接続される。ロジック回路が、コンデンサＣの両端の各々と、電圧測定回路１０との間に設けられた２つの測定スイッチＳ21、Ｓ22のうち、測定スイッチＳ21の方を先にオンした後に、測定スイッチＳ22をオンする。電圧測定回路１０の測定スイッチＳ22がオンしたタイミングで、コンデンサＣの両端電圧の測定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池を構成する複数の単位セルが順次接続されるコンデンサの両端の各々と、前記コンデンサの両端電圧を測定する電圧測定手段との間に設けられた２つのスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御装置であって、
前記２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンすることを特徴とするスイッチ制御装置。
【請求項２】
組電池を構成する複数の単位セルが順次接続されるコンデンサの両端の各々と、前記コンデンサの両端電圧を測定する電圧測定手段との間に設けられた２つのスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御方法であって、
前記２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンすることを特徴とするスイッチ制御方法。
【請求項３】
組電池を構成する複数の単位セルが順次接続されるコンデンサと、前記コンデンサの両端電圧を測定する電圧測定手段と、前記コンデンサの両端の各々−前記電圧測定手段間に設けられた２つのスイッチと、前記２つのスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段とを備えた電圧測定装置であって、
前記スイッチ制御手段は、前記２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンし、
前記電圧測定手段は、前記他方のスイッチがオンしたタイミングで、前記コンデンサの両端電圧の測定を行うことを特徴とする電圧測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の電圧測定装置であって、
前記先にオンする一方のスイッチに接続されるコンデンサの一端と、前記電圧測定手段のグランドとの間に設けたフィルタをさらに備えたことを特徴とする電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサの両端の各々と、コンデンサの両端電圧を測定する電圧測定手段との間に設けられた２つのスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御装置及び当該方法、並びに、上記スイッチ制御装置を備えた電圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述したコンデンサの両端電圧を測定する電圧測定装置として、例えば、図１に示す組電池の電圧測定装置が提案されている（例えば特許文献１、２）。この電圧測定装置は、コンデンサを介して、組電池を構成する単位セルの両端電圧を個別に測定するための装置である。
【０００３】
同図に示すように、組電池の電圧測定装置は、車両に搭載され、直列に接続された複数の単位セルＶ1〜Ｖnと、この単位セルＶ1〜Ｖnに対して１つのコンデンサＣと、上記単位セルＶ1〜Ｖnの各両端を上記コンデンサＣの両端に順次接続するための複数の切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)とを備えている。なお、図１において単位セルＶ1〜Ｖnはそれぞれ一つのバッテリから構成されている。
【０００４】
電圧測定装置はまた、コンデンサＣの両端電圧を測定する電圧測定回路１０と、コンデンサの両端の各々−上記電圧測定回路１０間に設けられた測定スイッチＳ21及びＳ22とを備えている。上述した電圧測定回路１０は、組電池とは異なる電源から電源供給を受けて動作する回路であり、組電池とは絶縁を図る必要がある。
【０００５】
上述した構成の電圧測定装置によれば、切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)のオンオフを制御することにより、単位セルＶ1〜Ｖnの両端をコンデンサＣに順次接続して、充電する。そして、充電する毎に、切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)を全てオフして、組電池とコンデンサＣとを切り離した状態で、測定スイッチＳ21及びＳ22をオンして、単位セルＶ1〜Ｖnの両端電圧に応じた値となっているコンデンサＣの両端電圧を電圧測定回路１０によって測定する。
【０００６】
このように、コンデンサＣを介して単位セルＶ1〜Ｖnの両端電圧を個別に測定することにより、組電池と電圧測定回路１０との絶縁を図りつつ、測定が行えるようになる。
【特許文献１】特開平１１−２４８７５５号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した電圧測定装置においては、図１に示すように、単位セルＶ1〜Ｖn−電圧測定回路１０のグランド間に生じる浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)や、単位セルＶ1〜Ｖn−コンデンサＣの一端間に生じる浮遊容量Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)などを持っている。このため、従来の電圧測定装置では、以下に示すような問題点が生じる。
【０００８】
問題点を、図５に示すタイムチャートを参照して説明する。今、切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)のオンオフにより、コンデンサＣが充電され、コンデンサＣの両端電圧が任意の単位セルＶmの両端電圧に応じた被測定電圧Ｖｃとなっていたとする（図５（ｃ）参照）。この状態で、切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)をオフして、測定スイッチＳ21及びＳ22を同時にオンすると（図５（ａ）、（ｂ）参照）、コンデンサＣと電圧測定回路１０とが接続される。
【０００９】
この接続により、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)の単位セルＶ1〜Ｖn側の電位が、電圧測定回路１０側の電位より高くなると、単位セルＶ1〜Ｖnから電圧測定回路１０に向かって、上述した浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Q3(n+1)を介して電流が流れる。
【００１０】
この電流に伴って、図５（ｃ）に示すように、コンデンサＣの両端には、スイッチングノイズが発生し、その両端電圧は被測定電圧Ｖｃより高い値となってしまう。ただし、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)の単位セルＶ1〜Ｖn側の電位が、電圧測定回路１０側の電位より低い場合は、電圧測定回路１０から単位セルＶ1〜Ｖnに向かって、電流が流れるため、図中一点鎖線に示すように、コンデンサＣの両端には、被測定電圧Ｖｃより低くなるスイッチングノイズが発生する。
【００１１】
その後、上記電流により、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)が充電され、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)の単位セルＶ1〜Ｖn側と、電圧測定回路１０側との電位が等しくなると、電流も停止し、コンデンサＣの両端電圧も被測定電圧Ｖｃに一瞬戻るが、今度は、電圧測定回路１０の内部抵抗によりコンデンサＣの両端電圧が放電され、両端電圧が被測定電圧Ｖｃから徐々に下がり始める。
【００１２】
従って、任意の単位セルＶmの両端電圧に応じた被測定電圧Ｖｃを測定するためには、コンデンサＣの両端電圧が被測定電圧Ｖｃに戻った一瞬を測定しなければならなかった。しかしながら、この一瞬を捉えることは困難であり、従来の電圧測定装置では、正確な被測定電圧Ｖｃを測定することができないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、組電池を構成する単位セルの両端電圧の測定精度向上を図ることができるスイッチング制御装置及び当該方法、並びに、上記スイッチング制御装置を組み込んだ電圧測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、組電池を構成する複数の単位セルが順次接続されるコンデンサの両端の各々と、前記コンデンサの両端電圧を測定する電圧測定手段との間に設けられた２つのスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御装置であって、前記２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンすることを特徴とするスイッチ制御装置に存する。
【００１５】
請求項２記載の発明は、組電池を構成する複数の単位セルが順次接続されるコンデンサの両端の各々と、前記コンデンサの両端電圧を測定する電圧測定手段との間に設けられた２つのスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御方法であって、前記２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンすることを特徴とするスイッチ制御方法に存する。
【００１６】
請求項１及び２記載の発明によれば、コンデンサの両端の各々と、電圧測定手段との間に設けられた２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンする。従って、コンデンサの両端が、単位セルの両端電圧に応じた被測定電圧を示している状態で、一方のスイッチをオンして、コンデンサと電圧測定手段とを接続すると、組電池と電圧測定手段との間に電位差があった場合は、その間に発生した浮遊容量を通じて電流が流れる。この電流により浮遊容量が充電され、組電池と電圧測定手段との電位差が等しくなると、電流も停止する。その後、他方のスイッチがオンしても、浮遊容量を通じて電流が流れることはなく、コンデンサの両端に浮遊容量に流れる電流によってノイズが発生してしまうことがない。このため、他方のスイッチがオンした時点では、コンデンサの両端電圧は被測定電圧となっているので、この時点でコンデンサの両端電圧を測定すれば、正確な被測定電圧を測定することができる。しかも、２つのスイッチを同時にオンしないので、スイッチ動作に伴うスイッチングノイズの影響も低減できる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、組電池を構成する複数の単位セルが順次接続されるコンデンサと、前記コンデンサの両端電圧を測定する電圧測定手段と、前記コンデンサの両端の各々−前記電圧測定手段間に設けられた２つのスイッチと、前記２つのスイッチのオンオフを制御するスイッチ制御手段とを備えた電圧測定装置であって、前記スイッチ制御手段は、前記２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンし、前記電圧測定手段は、前記他方のスイッチがオンしたタイミングで、前記コンデンサの両端電圧の測定を行うことを特徴とする電圧測定装置に存する。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、コンデンサには、組電池を構成する複数の単位セルが順次接続される。スイッチ制御手段が、コンデンサの両端の各々と、電圧測定手段との間に設けられた２つのスイッチの何れか一方を先にオンした後に、他方のスイッチをオンする。電圧測定手段が、他方のスイッチがオンしたタイミングで、コンデンサの両端電圧を測定する。従って、コンデンサの両端が、単位セルの両端電圧に応じた被測定電圧を示している状態で、一方のスイッチをオンして、コンデンサと電圧測定手段とを接続すると、組電池と電圧測定手段との間に電位差があった場合は、その間に発生した浮遊容量を通じて電流が流れる。この電流により浮遊容量が充電され、組電池と電圧測定手段との電位差が等しくなると、電流も停止する。その後、他方のスイッチがオンしても、浮遊容量を通じて電流が流れることはなく、コンデンサの両端に浮遊容量に流れる電流によってノイズが発生してしまうことがない。このため、他方のスイッチがオンした時点では、コンデンサの両端電圧は被測定電圧となっているので、この時点でコンデンサの両端電圧を測定すれば、正確な被測定電圧を測定することができる。しかも、２つのスイッチを同時にオンしないので、スイッチ動作に伴うスイッチングノイズの影響も低減できる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の電圧測定装置であって、前記先にオンする一方のスイッチに接続されるコンデンサの一端と、前記電圧測定手段のグランドとの間に設けたフィルタをさらに備えたことを特徴とする電圧測定装置に存する。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、先にオンする一方のスイッチに接続されるコンデンサの一端と、電圧測定手段のグランドとの間にフィルタを設ける。従って、このフィルタにより一方のスイッチがオンしたときのスイッチングノイズを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように請求項１、２及び３記載の発明によれば、コンデンサの両端が、単位セルの両端電圧に応じた被測定電圧を示している状態で、一方のスイッチをオンして、コンデンサと電圧測定手段とを接続すると、組電池と電圧測定手段との間に電位差があった場合は、その間に発生した浮遊容量を通じて電流が流れる。この電流により浮遊容量が充電され、組電池と電圧測定手段との電位差が等しくなると、電流も停止する。その後、他方のスイッチがオンしても、浮遊容量を通じて電流が流れることはなく、コンデンサの両端電圧が浮遊容量に流れる電流によって変動してしまうことがない。このため、他方のスイッチがオンした時点では、コンデンサの両端電圧は被測定電圧となっているので、この時点でコンデンサの両端電圧を測定すれば、正確な被測定電圧を測定することができる。しかも、２つのスイッチを同時にオンしないので、スイッチ動作に伴うスイッチングノイズの影響も低減できるので、組電池を構成する単位セルの両端電圧の測定精度向上を図ることができるスイッチング制御装置及び当該方法、並びに、電圧測定装置を得ることができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、このフィルタにより一方のスイッチがオンしたときのスイッチングノイズを抑制することができるので、より一層、組電池を構成する単位セルの両端電圧の測定精度向上を図ることができる電圧測定装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
第１実施形態
以下、本発明のスイッチ制御装置及び当該方法、並びに、電圧測定装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のスイッチ制御方法を実施した電圧測定装置の第１実施形態を示す回路図である。同図に示すように、電圧測定回路は、単位セルＶ1〜Ｖnが複数直列に接続された組電池に対して、一つのコンデンサＣを備えている。
【００２４】
また、電圧測定回路は、上記単位セルＶ1〜Ｖnの各両端を上記コンデンサＣの両端に順次接続するための複数の切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)とを備えている。切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)は、ｎ個の単位セルＶ1〜Ｖnに対して、（ｎ＋１）個設けられている。
【００２５】
また、コンデンサＣの両端は、測定スイッチＳ21及びＳ22（請求項中の２つのスイッチに相当）を介して、コンデンサＣの両端電圧を測定する電圧測定回路１０（請求項中の電圧測定手段に相当）に接続されている。なお、上述した切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)、測定スイッチＳ21及びＳ22は、図示しないロジック回路によってオンオフが制御されている。これにより、このロジック回路が請求項中のスイッチ制御装置、スイッチ制御手段として働くことがわかる。
【００２６】
上述した電圧測定回路においては、単位セルＶ1〜Ｖn−電圧測定回路１０のグランド間に生じる浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)や、単位セルＶ1〜Ｖn−コンデンサＣの一端間に生じる浮遊容量Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)などを持っている。
【００２７】
上述した構成の電圧測定回路の動作について、図２のタイムチャートを参照して以下説明する。まず、図示しないロジック回路は、切替スイッチＳ11及びＳ12をオンして、単位セルＶ1の両端をコンデンサＣの両端に接続する。これにより、コンデンサＣの両端電圧は、単位セルＶ1の両端電圧に応じた被測定電圧Ｖｃとなる。次に、ロジック回路は、切替スイッチＳ11及びＳ12をオフにして、コンデンサＣと組電池とを切り離した後、測定スイッチＳ21及びＳ22のうち、測定スイッチＳ22（請求項中の一方のスイッチに相当）を先にオンする（図２（ａ）参照）。
【００２８】
測定スイッチＳ22のオンにより、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)の単位セルＶ1〜Ｖn側の電位が、電圧測定回路１０側の電位より高くなると、単位セルＶ1〜Ｖnから電圧測定回路１０に向かって、上述した浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Q3(n+1)を介して電流が流れる。
【００２９】
この電流に伴って、図２（ｃ）に示すように、コンデンサＣの両端に、スイッチングノイズが発生し、被測定電圧Ｖｃより高い値となってしまう。ただし、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Q3(n+1)の単位セルＶ1〜Ｖn側の電位が、電圧測定回路１０側の電位より低い場合は、電圧測定回路１０から単位セルＶ1〜Ｖnに向かって、電流が流れるため、図中一点鎖線に示すように、被測定電圧Ｖｃより低いスイッチングノイズが発生する。
【００３０】
その後、上記電流により、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)が充電され、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)の単位セルＶ1〜Ｖn側と、電圧測定回路１０側との電位が等しくなると、電流も停止し、コンデンサＣの両端電圧も被測定電圧Ｖｃに戻る。
【００３１】
次に、ロジック回路は、測定スイッチＳ21（請求項中の他方のスイッチに相当）をオンする。電圧測定回路１０は、測定スイッチＳ21がオンしたタイミングで、コンデンサＣの両端電圧を測定し、その結果を出力端子Ｔから出力する。上述した測定スイッチＳ21のオンにより、すでに浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)の単位セルＶ1〜Ｖn側と、電圧測定回路１０側との電位が等しくなっているため、測定スイッチＳ21をオンしても、浮遊容量Ｑ11〜Ｑ1(n+1)、Ｑ21〜Ｑ2(n+1)、Ｑ31〜Ｑ3(n+1)を介して電流が流れることがない。
【００３２】
これにより、図２（ｃ）に示すように、測定スイッチＳ21をオンすると、コンデンサＣの両端電圧は、スイッチングノイズが発生することなく、電圧測定回路１０の内部抵抗の影響により、被測定電圧Ｖｃから徐々に下がり始める。
【００３３】
従って、上述したように、後にオンされる測定スイッチＳ21をオンしたタイミングでコンデンサＣの両端電圧を測定すれば、正確に被測定電圧Ｖｃを測定することができる。しかも、２つの測定スイッチＳ21及びＳ22を同時にオンしないので、スイッチ動作に伴うスイッチングノイズも低減することができる。このため、組電池を構成する単位セルＶ1〜Ｖnの両端電圧の測定精度向上を図ることができる。
【００３４】
ロジック回路は、以下同様に切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)をオンオフして、単位セルＶ2〜Ｖnの両端を順次コンデンサＣに接続して、コンデンサＣを充電する。そして、充電する毎に、切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)をオフすると共に、測定スイッチＳ22→測定スイッチＳ21の順にオンする。電圧測定回路１０は、測定スイッチＳ21がオンする毎に、コンデンサＣの両端電圧を測定し、その結果を出力端子Ｔから出力する。
【００３５】
第２実施形態
以下、第２実施形態における本発明のスイッチ制御装置及び当該方法、並びに、電圧測定装置を、図面に基づいて説明する。図３は、本発明のスイッチ制御方法を施した電圧測定装置の第２実施形態を示す回路図である。なお、図１について、上述した回路と同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３６】
同図に示すように、電圧測定装置は、上述した単位セルＶ1〜Ｖn、切替スイッチＳ11〜Ｓ1(n+1)、コンデンサＣ、電圧測定回路１０及び測定スイッチＳ21及びＳ22に加えて、先にオンする測定スイッチＳ21とグランドとの間に設けたローパスフィルタＦを備えている。このローパスフィルタＦは、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びコンデンサＣ２から構成されている。
【００３７】
このように、コンデンサＣの先にオンする測定スイッチＳ21側の一端とグランドとの間にローパスフィルタＦを設けることにより、図４に示すように、測定スイッチＳ21がオンしても、ローパスフィルタＦの時定数に応じて緩慢な応答になり、スイッチングノイズを抑制することができ、これにより一層電圧測定精度の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、上述した第２実施形態では、測定スイッチＳ２１より電圧測定回路１０側にローパスフィルタＦを設けていたが、測定スイッチＳ２１よりコンデンサ側にローパスフィルタＦを設けても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のスイッチ制御方法を実施した電圧測定装置の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】図１に示す電圧測定装置において、本発明のスイッチ制御方法を実施したときの測定スイッチＳ21及びＳ22のオンオフ、コンデンサＣの両端電圧のタイムチャートである。
【図３】本発明のスイッチ制御方法を実施した電圧測定装置の第２実施形態を示す回路図である。
【図４】図３に示す電圧測定装置において、本発明のスイッチ制御方法を実施したときの測定スイッチＳ21及びＳ22のオンオフ、コンデンサＣの両端電圧のタイムチャートである。
【図５】図１に示す電圧測定装置において、従来のスイッチ制御方法を実施したときの測定スイッチＳ21及びＳ22のオンオフ、コンデンサＣの両端電圧のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
Ｖ1〜Ｖn  単位セル
Ｃ  コンデンサ
１０  電圧測定回路（電圧測定手段、電圧測定装置）
Ｓ21  測定スイッチ（一方のスイッチ）
Ｓ22  測定スイッチ（他方のスイッチ）
Ｆ    ローパスフィルタ（フィルタ）
【図１】
2005265777.tif 000003
【図２】
2005265777.tif 000004
【図３】
2005265777.tif 000005
【図４】
2005265777.tif 000006
【図５】
2005265777.tif 000007